螺旋齿面齿轮两自由度车齿原理研究

针对现有齿轮加工方法不能加工较大螺旋角的螺旋齿面齿轮问题,提出了一种螺旋齿面齿轮的车齿加工方法。根据空间交错轴啮合原理,建立螺旋齿面齿轮两自由度车齿的理论加工模型,研究车齿刀、假想螺旋产形齿轮和螺旋齿面齿轮的安装布置关系,分析面齿轮车齿中的自由度,建立车齿中刀具和面齿轮的展成运动模型。以直齿渐开线作为刀具的切削刃形,运用微分几何与啮合原理,推导车齿加工的啮合方程、螺旋齿面齿轮的工作齿面方程以及过渡齿面方程,并建立了螺旋齿面齿轮的车齿齿面与理论齿面的误差分析模型。仿真表明：凸齿面离散点误差为-0.01～-0.02mm,凹齿面离散点误差接近0,从而验证螺旋齿面齿轮两自由度车齿加工原理的可行性。     

基于六轴数控铣齿机的点接触曲线圆柱齿轮加工仿真

点接触曲线圆柱齿轮是一种新型平行轴传动齿轮,用常规的机床和刀具难以完成其齿形的高效加工.利用六轴数控铣齿机和面铣式刀盘完成该齿轮的模拟加工.首先,根据该齿轮的成型原理,推导齿面的数学模型,求解齿面点云数据,基于点云数据在三维建模软件中构建齿轮实体模型;然后,在VERICUT中构建数控铣齿机和刀具,再编写齿轮加工的数控程...     

采用包络法计算刀具刃口齿形

为了提高刀具的齿形精度,采用包络法计算刀具刃口齿形。根据二次包络环面蜗杆成型原理,提出了用包络法建立蜗轮齿面数学模型的方法,推导了蜗轮在中间平面齿形方程,即刀具刃口齿形方程,并利用MATLAB软件绘制出刀具刃口齿形。基于逆向工程的思想,用Pro/E软件建立了蜗杆三维模型。结果表明:蜗杆齿槽在轴向截面齿形与包络法计算得到的刀具刃口齿形一致。     

拓扑修形齿轮附加径向运动成形磨削中的砂轮廓形优化方法

拓扑修形齿轮附加径向运动成形磨削时,砂轮与齿轮的接触线随时在变,基于齿轮任一截面齿形计算出的砂轮廓形都会引起较大的磨削误差,为此,提出一种减小磨削误差的砂轮廓形优化方法.依据空间啮合原理,采用抛物线附加径向运动轨迹,建立成形砂轮廓形求解数学模型;平行于齿轮端面等距截出多个平面齿廓,求解出以点表示的不同齿廓对应的砂轮廓形,再将各砂轮廓形投影到同一平面生成点云,通过区间划分,采用最小二乘法求解出每个区间点云的拟合点,连接各拟合点形成优化的砂轮廓形.为验证砂轮磨削效果,由砂轮与齿轮的啮合条件,建立由砂轮廓形求解齿轮齿形的反算数学模型,给出实际齿形与设计齿形的偏差计算公式.以一种齿向修形齿轮为例,进行成形磨轮廓形计算及优化,磨削误差分析结果表明该方法有效,可用于修形齿轮的成形磨轮廓形计算,并可有效降低修形齿轮的成形磨削误差.     

大型风电传动齿轮成形铣削刀具刃形曲线设计

基于成形原理加工齿轮廓形的盘铣刀是生产大型风电传动齿轮的必备刀具。然而,受加工原理误差影响,传统齿轮盘铣刀只能针对特定模数和齿数齿轮进行加工,刀具通用性差。传统刀具廓形不能够保证被加工齿轮的加工精度与使用寿命,无法最大程度发挥成形铣削的原理优势。基于此建立了齿轮渐开线实际廓形曲线数学模型,分析了共轭齿条顶角相对运动轨迹,建立了齿根过渡曲线方程,依据齿根过渡圆弧空间相对位置,重构了不同形式齿廓曲线的设计方式;基于逆向投影法,以被加工齿轮的各项参数为变量,建立了刀片刃形曲线数学模型,根据刀片空间包络原理,重构了可转位齿轮盘铣刀廓形曲线设计方式;进行了齿轮齿廓及刀片刃形曲线数值分析,研究了大型风电传动齿轮齿廓曲线以及可转位齿轮盘铣刀刀片刃形曲线的主要形式,研究结果为大型齿轮廓形成型加工提供技术支持。     

螺杆转子刀具设计方法

采用齿廓法线法,逐步演示螺杆压缩机转子刀具的求解过程,并以不对称型线为例求解出其刀具刃形,验证了齿廓法线法在螺杆转子刀具型线设计中的可靠便捷,从而得到了优于以往解析包络法的刀具设计方法。同时,讨论了加工参数对刀具刃形的影响,如:转子-刀具中心距大小、刀具安装角范围和奇异点的存在。最后,又以复盛型线为例,验证了齿廓法线法适用于现代型线的刃形求解过程。     

圆弧齿轮指形刀具齿形计算研究

在分析圆弧齿轮加工原理的基础上,确定了回转曲面刀具齿形设计计算的前提条件,即必须保证待加工齿面和回转刀具齿面之间接触线处各点的法线与刀具回转轴线相交.进而根据圆弧齿轮的啮合原理和圆弧齿轮的齿面方程,推导出螺旋齿面指形刀具齿形的普通计算公式,并论述了圆弧齿轮指形刀具齿形的计算步骤.     

精密加工变齿厚内齿轮插齿刀设计

针对标准插齿刀通过斜插法或插削角优化法难以实现变齿厚内齿轮高精度加工的问题,提出了一种精密加工变齿厚内齿轮的专用插齿刀设计方法。该插齿刀齿廓方程同时包含刀具几何参数和插削角工艺参数。基于啮合原理推导了刀具齿廓方程,建立了插齿刀切削刃数学模型,给出了插齿刀切削刃参数优化流程。对比分析了不同加工方法的齿形误差,研究了设计参数变化对齿形误差的影响规律。结果表明,所提出的方法在各种设计参数下均能有效减小齿形误差,设计出的刀具按优化倾角做直线插削即可实现变齿厚内齿轮的精密加工,无需对机床进行改造,易于推广。     

加工螺旋面的成形盘铣刀刃磨原理及应用

针对可重磨成形盘铣刀刃形曲面复杂,在普通三轴联动数控机床上存在着难以加工的问题。依据空间坐标变换,得到砂轮磨削成形盘铣刀复杂空间刃形的数学模型,提出了一种在普通三轴联动数控机床上磨削自由曲线的刀具路径生成方法,先将刀盘复杂刃形曲线法矢投影与磨削位置砂轮接触点所在平面法矢投影匹配,再将刀盘上的刃形坐标点与砂轮上的接触点高阶匹配,求解得到砂轮运动轨迹点坐标。砂轮沿着该轨迹点运动包络出的刃形原理误差小于0.6μm,满足磨削加工要求。磨削和铣削结果表明,所采用加工方法在普通三轴联动数控机床上可满足盘铣刀任意复杂刃形的磨削。     

刀具安装误差对面齿轮齿廓曲面影响分析

为分析插齿加工中刀具安装误差对面齿轮齿廓曲面的影响,建立考虑刀具安装误差的面齿轮插齿加工的啮合坐标系;采用包络原理,推导了面齿轮齿廓曲面方程;应用数值仿真的方法,建立了含刀具偏置与轴交角误差的面齿轮齿廓曲面模型,分析刀具偏置与轴交角误差对面齿轮齿廓曲面的影响。研究结果表明,面齿轮齿廓曲面对刀具的安装误差不敏感。     

圆弧齿廓面齿轮齿面设计

针对渐开线齿轮传动存在的缺点,综合面齿轮传动的各项优点,将圆弧齿廓应用于面齿轮,提出圆弧齿廓面齿轮传动。采用理论分析、数值计算与物理实验相结合的研究方法对圆弧齿廓面齿轮齿面进行设计。基于齿轮啮合原理和微分几何理论,首先对圆弧齿条基本齿形的共轭齿形齿条齿面方程进行建模,然后利用包络成形理论推导出了加工圆弧齿廓面齿轮的刀具齿面方程,进而由刀具与圆弧齿廓面齿轮互为包络成形理论推导出面齿轮的工作齿面及过渡曲面的方程。最后应用MATLAB软件编程求解出齿面点集并导入到CATIA软件中自带宏程序的EXCEL表格中,运行宏程序并生成轮廓曲线,再利用曲面拟合的方法得到圆弧齿廓面齿轮的三维物理齿面。经与切齿包络仿真模型对比,验证了其准确性。     

基于鼓形蜗杆传动理论的内齿轮加工原理研究

针对目前内齿轮加工方法中普遍存在的精度低、效率低等不足,提出一种运用鼓形蜗杆刀具进行内齿轮连续分度的展成加工方法。以微分几何和啮合原理为基础建立鼓形蜗杆传动二次包络理论及鼓形蜗杆刀具齿面数学模型。分析内渐开包络母面重现的必然性及内齿轮加工共轭关系。研究鼓形蜗杆刀具齿面的轴向齿形特性及齿面根切规律,并给出刀具齿面根切的避免方法。应用虚拟中心距原理分析鼓形蜗杆刀具的粗加工工艺参数优化方法及其精确加工原理。该研究工作为内齿轮的高效高精加工提供了一种有效途径。     

直齿面齿轮车齿刀结构设计及加工试验

为了实现在国产数控螺旋锥齿轮铣齿机上进行高效加工面齿轮,文中推导了理想直齿面齿轮的齿面方程,建立了面齿轮车齿加工过程的运动学模型;根据齿轮刀具设计手册及面齿轮车齿加工原理,设计了面齿轮的车齿刀具;采用VERICUT进行了仿真加工试验,验证车齿法加工面齿轮的正确性,并根据仿真结果进行了刀具结构优化设计;基于所优化的车齿刀具进行了面齿轮车齿加工试验及齿形、齿距精度测量,证明了车齿法加工面齿轮的可行性及刀具设计的正确性。     

滚刀对中性对齿形对称性的影响

在齿轮加工中 ,滚齿齿形误差对后续加工 (特别是剃齿加工 )的精度及刀具寿命有较大影响。滚齿齿形误差的种类及产生原因较多 ,滚刀的齿形角误差、机床的分度误差、刀具安装误差等均可能引起齿形误差。本文仅就滚齿时滚刀对中性产生的齿形误差作一分析。滚齿过程可视为被切齿轮与假想齿条作无侧隙啮合的过程。滚齿时 ,齿轮的端面渐开线齿形由一些非连续的折线包络而成 (如图 1所示 ) ,折线与折线之间形成一夹角 ,该夹角的顶点与理论渐开线之间沿渐开线法线方向形成的距离称为棱度 (即图 1中的ΔＨ ,图中ΔＳ为包络形成渐开线的折线之间的距离…     

基于啮合间隙的螺杆齿形设计与成形加工方法

针对螺杆泵关键部件螺杆转子设计过程复杂、加工难度高导致啮合间隙不均匀的问题,在分析螺杆啮合间隙形成机理基础上,运用空间解析几何基础理论,提出基于啮合间隙的螺杆齿形设计新方法,建立螺杆加工过程进刀轨迹-螺杆齿形-啮合间隙转换方程;结合微分几何等距曲面构型原理,得到预定加工间隙的螺杆端面齿形;研究螺杆与刀具在加工过程中的空间包络特性与几何特性,结合机床、螺杆、刀具协同运动所生成的接触线形状和空间位置参数,提出一种基于离散点齿形的螺杆加工成形刀具设计方法——形位几何法,该方法基于具有稳定接触的包络结构,将抽象的空间包络问题转化为平面解析几何问题,简化包络求解模型,克服传统啮合理论设计刀具时无法精确计算齿形曲线尖点的关键性技术难点,提高成形刀具齿形设计的精确性。     

车齿刀工作角度分析

车削齿轮是一种高效的齿轮加工方法。根据车齿原理,确定车齿加工所需的运动,并表示出各个运动之间的关系。应用齿轮啮合原理,建立直齿车齿刀切削斜齿轮的数学模型,推导出切削刃上点的相对运动速度。依据刀具角度的定义,给出了车齿过程中刀具工作角度的计算方法。并以实例计算出直齿车齿刀车削斜齿轮工作角度的变化,为车齿刀的设计提供依据。     

渐开线齿形修缘参数和刀具的关系

降低齿轮运转时的噪音是齿轮生产中的重要课题之一,通常对齿轮采用齿形修缘的方法来降低其运转噪音,这是一种简单易行而且收效显著的方法。齿形修缘在滚齿和磨齿工艺中,一般采用修正滚刀齿形和砂轮形状的方法来实现。本文对渐开线齿形修缘参数与其齿条刀具参数之间的关系作一分析。齿顶修缘部分的计算图1所示为一齿条刀具的齿形及其所加工的齿轮齿形。为了简化刀具的齿形,将齿轮的齿形修缘部分也作成一段渐开线。齿轮的齿顶修缘参数以修缘起始点半径r_K和齿顶圆上齿厚减薄量△Sa/2表示。齿条刀具上相应的参数为切削刃交点D离刀齿节线的距离h_D和齿顶修缘齿形角α_φ。     

无理论刃形误差插齿刀设计方法

针对现行插齿刀存在的理论齿形误差,以及刃磨后加工精度一致性差的问题,提出了一种无理论刃形误差的渐开线齿轮插齿刀设计方法。依据齿轮啮合原理,建立了虚拟齿轮齿面的数学模型;采用球面作为前刀面,建立能够同时满足直齿及斜齿插齿刀设计要求的前刀面数学模型;通过虚拟齿轮齿面与前刀面求交,获得无理论刃形误差的切削刃;为保证刃磨后加工精度的一致性,以多条无理论刃形误差切削刃构造插齿刀后刀面;最后用设计实例证明了该设计方法的可行性和优越性。     

车齿工艺刀具工作角度演变过程建模及分析

车齿工艺是一种高效齿轮切削加工工艺,刀具工作角度是影响切削加工性能的重要参量。车齿工艺由于运动关系和刀具几何形状复杂,导致刀具工作角度在切削过程中不断变化,并受多因素影响。首先基于车齿工艺原理和坐标变换方法建立其运动学模型,并根据车齿刀几何构型建立产形后刀面、前刀面和切削刃的数学模型,结合斜角切削的刀具工作角度定义推导出车齿刀工作前角和后角的计算公式,实现车齿刀工作角度演变过程的解析表示,最后分析了车齿刀设计前角和螺旋角对工作角度的影响。结果表明较大的刀具设计前角主要影响工作前角,而车齿刀螺旋角主要影响工作后角。相关结果可以为刀具结构优化提供理论支撑。     

用标准刀具加工非标准齿轮的方法

现在国内外加工非标准圆柱齿轮都需要专用刀具。在中小批生产和修配工作中常因没有专用刀具而使非标准齿轮无法制造。针对这一生产关键问题,在深入研究和分析齿轮加工的内部矛盾规律后,我们在正确的渐开线啮合原理的基础上,提出了一种用标准刀具加工非标准齿轮的方法。加工出的齿轮无论是直齿或斜齿齿轮,都可以得到正确的渐开线齿形,不存在理论上的齿形误差。这种加工方法的基本要点是:　　　　1)加工齿轮应用齿条和齿轮啮合的原理。采用直线切削刃刀具(相当于齿条牙齿),刀具采用标准压力角20”,加工非标准压力角齿轮时改变切齿时的滚切比,…